Как установить водонапорную башню
Водонапорная башня: устройство, типы, принцип действия
Каждый элемент схемы взаимосвязан и обязан работать «как часы», чтобы нужное количество технической или пищевой жидкости поступало в пункты «выдачи». К ним относятся частные домовладения, поселки дачного типа, объекты промышленности или в другие постройки различного назначения. Роль водонапорной башни в данной системе — создание необходимого давления для воды, поступающей из накопительной тары в трубопровод.
Функции гидротехнического оборудования
Водонапорная башня необходима для создания автономной системы подачи воды. Она выступает в роли насоса, создающего нужное давление жидкости для ее подачи в трубы или накопительные резервуары, смонтированные на определенной высоте от мест распределения (потребления). Мощность водонапора зависит от высоты расположения контейнеров.
Максимально допустимая высота резервуара — 35 м. И выполняет она три основные функции:
Насосные станции с водонапорными башнями устанавливают вблизи источника воды. В его роли выступает скважина или водохранилище. Поступление жидкости в емкость обеспечивает специальное оборудование, работающее от электросети.
Устройство и особенности сооружений
Башни могут быть каменными, деревянными или металлическими. При этом любая конструкция включает ряд обязательных элементов:
Дополнительно в конструкцию добавляют внутренние датчики давления. Они показывают максимально и минимально допустимый уровень жидкости. А также включают и выключают автоматически насосное оборудование по показателям.
Внешне башни защищаются от осадков. Своеобразный шатер закрывает верх от попадания мусора, дождя, снега или птиц внутрь башни. А стенки выполняют роль защиты от промерзания в зимний период.
Обязательно предусматривается смотровая площадка и люк сверху водонапорной вышки, чтобы проводить осмотр технического состояния постройки, а также чистку изнутри при необходимости.
Как работают башни?
Принцип работы любого типа водонапорной башни одинаков. Он состоит из нескольких этапов:
Работоспособность гидротехнического сооружения должна проверять ответственная организация, имеющая доступ на починку или установку водонапорных башен. Собственноручный ремонт противоречит техники безопасности эксплуатации гидротехнического оборудования.
Основные виды водонапорных башен для водоснабжения различных объектов
Водонапорные башни существуют с конца 19 века. Конструкции и особенности строений менялись и модернизировались с годами. Но принцип работы сохранялся. Сейчас встречаются следующие типы водонапорных резервуаров:
Деревянные водонапорные башни не производят. Древесина быстро вступает в реакцию с водой. На поверхности таких резервуаров образуются грибки и плесень, заражающие воду.
Подтипы металлических водонапорных башен
Водонапорные конструкции из металла вмещают до 25-30 м³ жидкости. Они обладают высокой скоростью возведения, а также универсальностью и прочностью. Всего выделяют 4 подтипа металлических башен:
Если требуется работа водонапорной станции в холодное время года, ее дополнительно оснащают системой обогрева. При этом источник воды не должен замерзать (к примеру, глубинные скважины). Трубопровод для зимнего варианта прокладывают под землей и утепляют.
Сферы применения
По статистике, классические металлические водонапорные башни используют в следующих сферах:
Нередко водонапорные башни малого объема устанавливают физические лица и ИП для получения постоянного доступа к воде вне зависимости от центральной системы водоснабжения.
В нашей компании «Акрукс» вы можете заказать различные инженерные системы, включая стальные водонапорные башни. Осуществляем поставку, монтаж и подключение по всему Санкт-Петербургу и области.
Для получения подробной консультации звоните по номеру, указанному на сайте. Подробно ответим на все ваши вопросы.
Как сделать водонапорную башню своими руками: чертежи и инструкция
Фото: И. Шишкин. Рисунки: В. Ефанкин
Когда наступает лето, начинаются и извечные заботы огородников: прополка и полив. Технология полива проста: опустил насос в бочку с нагретой за день водой, воткнул вилку насоса в розетку и перемещайся вдоль грядок со шлангом. Однако шланг в это время ведёт себя как капризный ребёнок: то завяжется в узел, то закрутится, то переломится, а уж цепляется за всё, что только может. При движении от грядки к грядке надо следить, чтобы шланг не повредил помидоры, огурцы и другие посадки. В общем, я задался вопросом, как сделать водонапорную башню своими руками, организовать полив, а заодно и решить ряд других проблем.
Система капельного полива
Сейчас на рынке продаётся множество систем капельного полива. Самые простые и, на мой взгляд, удачные, представляют собой систему шлангов с капельными дозаторами, фитингами для подключения к напорному баку и кранами для переключения подачи воды к той или иной грядке.
В качестве напорного бака рекомендуется использовать ёмкость, приподнятую над поверхностью земли на высоту не менее 1 м. Объём ёмкости должен быть достаточным для полива всего огорода. Использование водопровода нежелательно из-за низкой температуры воды, вредящей растениям. В напорном же баке вода за один–два дня нагревается до приемлемой температуры и не создаёт стрессовой ситуации посадкам. Таким образом, можно сформулировать минимальные требования к мини-водонапорной башне:
Выбор бака
При расчёте нужного объёма я учёл потребность в поливе (
350 л) и 30–50 л на технические нужды: мойку автомобиля, добавление воды в детский бассейн, воду для уборки помещений и т. п.
Монтаж водонапорной башни Рожновского
Требования к проведению работ:
1. Монтаж водонапорной башни отдают на выполнение строительно-монтажной организации, которая имеет лицензию на право выполнения монтажных работ.
Представитель строительно-монтажной организации может приступать к производству работ только при наличии проект производства работ (ППР).
. Сборку укрупненных элементов башни в единую конструкцию и выполнение сварочных работ следует осуществлять на земле в горизонтальном положении. Далее, согласно ППР, определяются места и способы строповки водонапорной конструкции. Производство монтажных работ и установка водонапорной башни на бетонный фундамент осуществляется стреловыми грузоподъемными механизмами (кранами) и монтажниками. После строительства водонапорной башни проводят проверку вертикальности ее постановки при помощи геодезических приборов. Качество монтажных работ проверяется по допустимым величинам отклонений от вертикали, установленным правилами приемки и сдачи работ в соответствии с СНиП 3.03.01.-87 «Несущие и ограждающие конструкции». После того как проверили правильность установки башни, днище опоры приваривают к закладным деталям фундамента.
. После того как монтажные работы по водонапорной башне завершены следует провести гидравлическое испытание согласно разделу СНиПа 3.03.01-87 «Испытание резервуарных конструкций и приема работ».
. В случае если проектом строительства предусмотрена наружная силовая изоляция, то работы по её устройству выполняются монтажной организацией на месте после проведения испытания и оформления (подписании) акта гидравлического испытания.
Технология подъема башни.
Если масса водонапорной башни по грузоподъемности меньше имеющегося крана, а высота подъема крюка от поверхности земли достаточна, то башню устанавливают одним краном. Если одно из указанных условий не выполняется, башню следует устанавливать краном и тракторами, при этом расчетное усилие на крюке крана не должно быть более его грузоподъемности, а высота подъема крюка должна обеспечивать поворот башни на угол не менее 30-45°. Если установить водонапорную башню этими способами невозможно, ее поднимают с помощью падающей стрелы и тракторов. Самым рациональным и экономичным является способ установки водонапорной башни краном, требующий минимального объема подготовительных работ, такелажа и механизмов.
Техника безопасности при проведении монтажных работ:
1. По границам монтажной зоны должны быть вывешены предупредительные плакаты.
2. Нахождение посторонних лиц в зоне монтажа запрещается.
. Перед началом монтажных работ произвести подробный инструктаж, обращая внимание на особенности каждого этапа работы.
. До начала монтажа башни вся такелажная оснастка должна быть испытана.
. Пробный подъём башни с последующей проверкой всей такелажной оснастки производить обязательно.
. Работать без предохранительных поясов и каски воспрещается.
. Не допускать падения с высоты инструментов, болтов и прочего, для чего использовать сумки и устанавливать считки ловителя.
. Подъём бака башни при скорости ветра более 3 баллов производить воспрещается.
Технология укладки асфальта
Одним из самых популярных материалов для покрытия дорог и тротуаров в настоящее время является асфальт. В первую очередь это связано с его уникальными физико-химическими свойствами и особенностями. Использование асфальта в качестве покрытия дорог это практичное и легкое решением. Сам по себе асфальт достаточно стойкий к воздействию окружающей среды, а также имеет высокую износоустойчивость.
Первым этапом в укладке асфальта является обустройство земляного участка. При этом все слои покрытия (щебень и асфальт) должны уходить в поверхность, так как уровень готового покрытия не должен превышать уровень остальной поверхности. Поэтому следует производить выбор грунта в тех объемах, в которых будет производится укладка материала будущего покрытия, после чего дно выбранной ямы необходимо уплотнить при помощи асфальтного катка, или же виброплиты.
Далее следует произвести подготовку основания, для этого используют соответствующий толщине слоя щебень (при слое в 10-15 см применяется щебень 20-40мм фракции). Для подготовки достаточно серьезного основания применяют многослойный способ укладки. При этом нижний слой настилают щебнем фракции 40-70 мм, а верхний настилают более мелким, что бы было правильное и равномерное распределение нагрузки по всему основанию. Для третьего слоя необходимо использовать мелкий щебень, фракции 5-20 мм. Каждый слой подвергается тщательной утрамбовке асфальтным катком, для этого следует его прогонять по 5-6 раз по каждому участку.
Под технологией укладки асфальта подразумевается также использование и различных катков. Для покрытия, которое рассчитано на высокие нагрузки, следует применять катки массой 6-10 тонн, для покрытия с меньшими требованиями выносливости вполне достаточно применение катка в 2-4 тонны. Также не стоит забывать о современных катках, которые оборудованы функцией вибрации, она повышает эффективность уплотнения в несколько раз.
При обустройстве площадки и основания также необходимо учесть уклон ее поверхности для схода дождевой воды. На один метр обычно берут уклон в 5-10 миллиметров. Для расчета необходимого уклона поверхности основания и самого асфальтобетона необходимо применяют нивелиры.
Также, если проектом предусмотрена установка бордюр, проведение ливневого стока, а также постройка дренажных и канализационных колодцев и других подобных работ, то проводят их до укладки асфальтобетонного покрытия.
Когда подготовительные работы успешно завершены, то приступают непосредственно к процессу укладки асфальтного покрытия. Под технологией укладки асфальта подразумевается прямая зависимость толщины всех слоев покрытия непосредственно от планируемых эксплуатационных нагрузок на поверхность готового асфальтобетона.
Если асфальтное покрытие выполнено качественно, то срок его службы достигает от семи до десяти лет.
Список литературы
Водонапорная башня: назначение, виды, элементы и как устроена
ГОСТ 25151-82, устанавливающий термины, определения для систем, оборудования водоснабжения, указывает, что водонапорная башня является напорным резервуаром для хранения воды, установленным на опорной конструкции.
СП 8.13130.2020, регламентирующий противопожарные требования при устройстве источников внешнего водоснабжения, относит водонапорные башни к пожарным резервуарам, то есть к емкостным инженерным сооружениям, предназначенным для хранения запасов воды, которые по исполнению могут быть как металлическими, так и железобетонными конструкциями.
Фото водонапорной башни А.А. Рожновского
СП 31.13330.2012 о водоснабжении, являющийся актуализированной редакцией СНиП 2.04.02-84, также рассматривает водонапорные башни в качестве источника водоснабжения для целей тушения пожаров; уточняя, что в поселках, где проживает до 5 тыс. человек, а расход воды требуется не больше 10 л/с, допустимо прокладывать тупиковые линии водоснабжения при наличии пожарного водоема, водонапорной башни, что расположены в конце таких тупиков.
Но, изначально водопроводные башни создавались, и используются до сих пор не только для целей пожаротушения, а как гидротехнические сооружения для создания запасов воды, автономного регулирования ее расхода, напора в локальной сети водоснабжения небольшого населенного пункта, предприятия, железнодорожной станции.
Следует отметить, что строительство водонапорных башен в наши дни не уникально, как в прошлом, когда построенные из натурального камня, полнотелого кирпича сооружения часто отличались вычурной архитектурной красотой, отнесшей их позднее к достопримечательностям, историческим памятникам.
Для возведения современных водонапорных башен используют типовые проекты, технические условия, например, ТУ 4741-001-76960843-2005 – о стальных унифицированных водонапорных башнях системы Рожновского; ТУ 4741-001-00237819-2006 – о водонапорных башнях Рожновского типов БР-15, БР-25.
История
Для создания запаса воды, ее самотечной подачи в населенные пункты без использования каких-либо насосных механизмов, еще в древности использовали горные озера, искусственные пруды, акведуки.
Века назад появились и первые водонапорные башни – искусственные резервуары, устанавливаемые в крепостях, замках, городах для питьевых, хозяйственных нужд защитников, населения как в мирное время, так и при осаде неприятелем. Именно эти сооружения противник стремился разрушить одними из первых, чтобы лишить обороняющихся запаса воды, в том числе использовавшейся для тушения пожаров, возникающих при осадных действиях.
Второе рождение водонапорные башни получили с изобретением паровоза, строительством разветвленной сети железных дорог, обслуживающего их инженерного станционного хозяйства в Европе, США, России; развитием промышленного производства на новых территориях, не имеющих сетей централизованного водоснабжения.
Именно простейшая конструкция, принцип работы башни сделали ее такой востребованной, актуальной в различных ситуациях:
Из-за комплекса перечисленных преимуществ, унификации комплекта водонапорной башни, которую несложно доставить на новую промышленную площадку, территорию сельскохозяйственного предприятия, строящегося жилого поселка; быстро смонтировать, установив на бетонное фундаментное основание, они востребованы в районах, где централизованное строительство наружных сетей водоснабжения в ближайшие годы не планируется.
Назначение
Водонапорная башня предназначена для следующих целей:
Вторая функция водонапорной башни, как искусственного источника наружного противопожарного водоснабжения, указана в пункте 4.1 СП 8.13130.2020:
Кроме того, водонапорные башни используются в качестве дополнительного источника для заправки пожарных автомашин, когда организовывается подвоз воды к месту пожара. Для этого:
Видов водонапорных башен несколько, зависящих в основном от материала, использованного для постройки:
Технические характеристики, устройство и элементы
Их стоит рассмотреть на примере самой распространенной конструкции таких гидротехнических сооружений, изобретенной советским инженером А.А. Рожновским в 1936 году, и настолько удачной, эффективной при использовании, что автор был в 1942 году награжден Сталинской премией.
Основной идеей талантливого изобретателя было использование унифицированного набора конструктивных элементов высотного водонапорного сооружения, в основном выполненных из металла, что позволяло их быструю транспортировку, сборку на месте за небольшой период, особенно по сравнению со строительством подобных сооружений из кирпича, железобетонных конструкций.
Огромными преимуществами нового вида таких инженерных сооружений было отсутствие необходимости в системе обогрева, что весьма важно для большинства регионов страны, а также вновь разработанная схема управления, полностью работающая в автоматическом режиме. Изобретение первоначально предназначалось для заправки паровозов на железнодорожных узлах, станциях, но стало впоследствии востребованным в других отраслях.
В состав башни Рожновского входят следующие элементы:
Схема оборудования водонапорной башни-колонны
1 – напорная труба для подачи воды из колонны в бак; 2 – рабочая переливная труба; 3 – подающе-отводящая труба; 4 – воздушная труба; 5 – бак; 6 – регулирующий объем; 7 – неприкосновенный противопожарный объём; 8 – днище бака; 9 – труба для подачи воды в сеть при тушении пожара; 10 – предохранительная переливная труба; 11 – колонна; 12 – всасывающая труба насоса; 13 – насосная станция подкачки; 14 – труба к водопроводной сети
Согласно СП 8.13130.2020 к техническим параметрам, устройству водонапорных башен предъявляются следующие требования:
При наличии одного источника электроснабжения водонапорной башни в малонаселенных пунктах, на объектах защиты следует предусматривать установку резервного пожарного насоса с двигателем на жидком топливе, обеспеченным автоматическим пуском от аккумуляторной батареи.
Как работает
Водоснабжение жилого поселка
Принцип работы этого гидротехнического высотного сооружения основан на эффекте закона о сообщающихся сосудах:
Простота конструкции, режима работы башни по-прежнему оставляет ее востребованным гидротехническим оборудованием за городской чертой, вне зоны действия централизованных сетей водоснабжения.
Строительство и расчёт водонапорной башни для хозяйственных нужд
Насколько целесообразно устанавливать индивидуальный накопительный бак? Как построить водонапорную башню на собственном участке? Какие формулы следует применять для расчёта диаметра трубы и расхода воды? Какой выбрать фундамент? Обо всём этом расскажет наша статья.
В предыдущей статье мы рассказали о конструкциях, типах и функциях водонапорных башен (ВБ). Когда речь идёт о водоснабжении целого района или посёлка, установка такого серьёзного сооружения безусловно оправдана. Но будет ли она полезна частнику?
В каких случаях целесообразна установка собственной водонапорной башни
Простой анализ показывает, что своя водонапорная башня не странная прихоть, а во многих случаях — насущная необходимость. Уменьшенная в десятки раз, она станет залогом надёжной работы насосов и постоянного бесперебойного водоснабжения отдельно взятого хозяйства или дома.
Как рассчитать водонапорную башню
Речь пойдёт скорее не о полноценной водонапорной башне, а о гравитационной гидравлической системе на её основе. Известное нам правило — «дно резервуара должно располагаться выше самой высокой точки потребления» — говорит о том, что достаточно установить резервуар на определённом уровне, который нетрудно вычислить.
Примечание. Исходным условием является наличие источника — собственной скважины с установленной насосной станцией или подключения к городскому водопроводу.
Допустим, имеется два потребителя — огород и коровник. Первый находится в 35, а второй в 25 м от источника. При этом поилки в коровнике установлены на уровне 1метр. Полив огорода осуществляется с уровня земли. Ветки трубопровода имеют минимальный общий участок магистрали (т. е. расходятся близко к резервуару).
Выясняем потребление воды
От этого показателя напрямую зависит объём резервуара. Здесь имеют место скорее не расчёты, а наблюдения. Необходимо установить счётчик воды на насосную станцию (источник) и опытным путём установить ежедневный расход. Допустим, средний расход составил 5 куб. м/сутки. Объём резервуара должен быть на 20% больше, принимаем 6 куб. м.
Рассчитываем высоту установки резервуара
Для выдержки давления значение имеет не только перепад высот, но и отдалённость потребителя от источника. 1 м перемещения воды по вертикали равен 15 м по горизонтали. То есть, для того, чтобы эффективно переместить «самотёком» воду на 15 м по горизонтали, необходим перепад в 1 м. В этом случае по совокупности вычисляется не длина, а сечение трубы. За расчётную берётся максимальная длина одной ветки трубопровода.
Расчётная высота столба для первой ветки (Нст1) будет равна:
Вторая ветка (коровник) имеет перепад уровня на повышение (поилки) и это необходимо учесть.
Расчётная высота столба для второй ветки (Нст2) будет равна:
Несмотря на то что второй потребитель располагается ближе, ему требуется более высокий столб из-за перепада уровней. Общее расчётное значение — наибольший показатель, т. е. 2,66 м. Добавляем 15% запаса и принимаем Нст = 3 м.
Расчёт показывает, что при данных условиях дно резервуара должно находиться на уровне 3 м, при этом начальное давление в системе (на дне бака) будет равно:
Рассчитываем диаметр трубы
Здесь всё немного сложнее. Необходимый диаметр вычисляется через скорость потока и расход воды. По закону Торичелли:
Вычисляем сечение трубы 50 мм по формуле S = Пr 2 :
Вычисляем расход воды (R) по формуле R = SV:
Если расход воды в час известен заранее, то диаметр трубы можно рассчитать по формуле:
В нашем случае расход воды 900 л/мин вполне приемлем — весь запас можно сбросить за 6–10 мин. При этом диаметр трубы 50 мм не должен уменьшаться.
Внимание! Каждое колено 90° даёт потерю давления 5–7%. Конструируйте систему с минимальным количеством углов.
Подбираем насос для резервуаров
Как правило, насосные станции устанавливают в кессоне скважины. Водонапорную башню разумно построить прямо над кессоном. Это позволит совместить все узлы в одном месте, что в свою очередь упростит ремонт и обслуживание. О том, как подобрать скважинный насос, мы рассказали в одной из предыдущих статей. Объём подачи воды средней насосной станции колеблется от 4 до 9 куб. м/мин, что полностью удовлетворяет потребностям условного хозяйства. Стоимость оборудования (насос, фильтры, фитинги) будет составлять примерно 15 000 руб.
Подбираем резервуары
Ёмкости для воды могут быть любыми, но должны соответствовать требованиям герметичности и быть пригодными для питьевой воды:
Подбираем систему опор для резервуаров
В любом из вышеописанных случаев подбора резервуара нам понадобится площадка 2х2 м на высоте 3 м. Расчётная масса воды при максимальной загрузке составляет 6 т. Для удержания такой массы необходима фундаментная конструкция и здесь есть два приемлемых варианта.
Стальная рама
Создаётся из металлических труб. Состоит из фундамента, стоек, диагональных тяг, материала плоскости площадки и по возможности козырька. Стойки из труб диаметром не менее 75 мм бетонируются с шагом 500 мм по всей плоскости площадки. Диагональными тягам (труба 1 дюйм, полоса, арматура и т. д.) создаётся пространственная жёсткость. Площадка должна быть сварена из металлического уголка 45х45 мм и более. От края площадки до стенки резервуара оставьте запас 250–400 мм для возможного утепления.
Стены (коробка)
Вокруг кессона устраивается ленточный фундамент примерно 2,5х2,5 м, в который по углам забетонированы трубы 75 мм. Затем выкладываются стены из шлакоблока или кирпича (толщиной в 1 кирпич). На углах выкладываются каменные столбы. В качестве балок перекрытия используйте швеллер 85–100 мм с шагом 500–600 мм. Впоследствии конструкцию можно оборудовать для подсобных нужд.
Трубы
Как видно из условий задачи, общая длина основной магистрали составляет 25 + 35 = 60 м. 20% на расходы, итого принимаем 75 м. Цена полиэтиленовой трубы составляет примерно 60 руб./кв. м. Итого 4500 руб. за трубу + 500 руб. за фитинги = 5000 руб.
Обустраивая водонапорную башню для круглогодичного использования, помните об утеплении. Даже если зимой она будет пустовать, некоторый слой утеплителя убережёт резервуары (если только они не стальные) от температурных деформаций.
В следующей статье мы расскажем, как обустроить гидравлическую систему дома и как создать комбинированную водонапорную башню для дома и хозяйства.